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木質部 xylem 木質部是維管植物的運輸組織,負責將根吸收的水分及溶解於水裡面的離子往上運輸,以供其他器官組織使用,另外還具有支持植物體的作用。木質部由導管、管胞、木纖維和木薄壁組織細胞以及木射線組成。

1簡介

管胞
一種無穿孔的狹長管狀分子,兩端漸尖,細胞壁明顯增厚,並木質化,成熟后原生質體解體,細胞死亡。管胞壁的加厚方式和紋孔的排列方式與導管分子相似。裸子植物的松柏類植物管胞壁上具有典型的具緣紋孔,從表面上看是圓形的、邊緣包圍著一個明顯的空腔,紋孔膜的中央有一個紋孔塞。紋孔塞周圍薄的紋孔膜部分,稱為塞緣。管胞的紋孔膜是具高度透性的,水分和溶解在水中的無機鹽可通過紋孔膜。在化石植物的種子蕨類、蕨類植物、裸子植物及少數被子植物中僅有管胞,而在大多數被子植物中,管胞和導管可存在於同一植物中。管胞的主要功能是輸導水分及無機鹽,並有支持作用。

木質部

木質部
木薄壁組織細胞
在次生木質部中一般可分為軸向薄壁組織細胞和徑向薄壁組織細胞(即「木射線」)兩種。其細胞成熟后,一般都具有加厚的次生壁,並木質化。如有次生壁,則厚壁組織細胞壁之間的紋孔對有具緣、半具緣的類型。木薄壁組織細胞主要起貯藏作用。在木材橫切面上,依據軸向薄壁組織細胞與導管相對位置的不同,可分為離管薄壁組織和傍管薄壁組織兩大類。
原生木質部
木質部中最早形成的部分。在莖、葉中,原生木質部是在活躍伸長的組織中成熟的,因此會受到引力的影響,其中無生命的管狀分子被拉伸而毀壞。在根中,原生木質部管狀分子成熟的地方,是在伸長區以後,所以存在時間較久。原生木質部一般只有管狀分子及其包圍它們的薄壁組織。原生木質部的管狀分子,主要有環紋和螺紋加厚。
次生木質部
維管植物次生生長時,由維管形成層產生的木質部。次生木質部分為軸向系統和徑向或射線系統。軸向系統指次生維管組織中,由紡錘狀形成層原始細胞衍生的細胞,它們的長軸與植物體軸呈平行排列。徑向系統是次生維管組織中所有射線的總稱。其細胞的長軸與體軸間成水平方向排列。

2木質部的結構

疊生木材和非疊生木材
在種子植物木材中,軸向細胞和射線在切向切面上排列成同一水平方向,稱為疊生木材。疊生木材是由疊生形成層所產生。例如,刺槐屬的木材。非疊生木材是由非疊生形成層產生的,木材中軸向細胞和射線細胞在切向切面上並不排列成水平系列。例如胡桃屬的木材。
軟材與硬材
軟材指裸子植物,特別是松柏類植物的木材。裸子植物木材的結構比較簡單,大多數種類最明顯的特徵是沒有導管,主要由管胞組成。在軟材中,可以有纖維管胞,但
次生木質部

  次生木質部

是沒有韌型纖維。硬材指雙子葉植物的木材。雙子葉植物的木材結構比裸子植物的變化大。原始無導管的雙子葉植物木材結構比較簡單,但在具導管的雙子葉植物木材中,還有管胞、一種或幾種纖維、軸向薄壁組織細胞和一種或幾種射線。另外,在許多雙子葉植物木材中,當導管變得不活躍以後,與導管相鄰的軸向薄壁組織細胞和射線薄壁組織細胞,可以通過紋孔形成突起,填充在導管腔內,形成侵填體。

散孔材與環孔材

在雙子葉植物次生木質部的橫切面上,生長輪中的導管管孔分佈相當均勻,或從早材到晚材的管孔大小逐漸變化,這種木材稱散孔材,例如毛白楊。環孔材是指雙子葉植物的次生木質部中,早材的導管管孔明顯地比晚材大,因而在橫切面上形成清楚的同心環狀排列。例如水曲柳。
應力木是莖或枝條在抵抗迫使它們傾斜或彎曲的重力作用下形成的木材。松柏類植物和雙子葉植物的應力木在產生部位與結構等方面都有相當大的差別,因此又可分為壓縮木和伸張木兩種。壓縮木,即松柏類植物的應力木。在這類植物中,傾斜或彎曲莖或枝條下側的木材與正常的木材相比,組織質地緻密,木質化程度較高,比重大,顏色深,管胞較短。在橫切面上,管胞的孔徑多為圓形。伸張木,雙子葉植物的應力木。在傾斜或向上捲曲莖或枝條上側的木材,其特點是具膠質纖維,比正常木材木質化程度低,但纖維素含量較高。伸張木也存在於根中。

3木質部的演化

在陸生植物的演化過程中,較原始的維管植物,管胞兼有輸導和支持的功能,而大多數被子植物的木質部中,則發育出具輸導作用的導管分子,以及主要起支持作用的纖維。由此可見,原始的管胞沿一條路線發展成為導管,另一條路線發展為纖維。在維管植物的幾大類群中,導管分子的演化是各自獨立進行的。在雙子葉植物次生木質部中,導管分子的演化順序是:從一種長的梯紋管胞開始,演化出狹長而頂端尖的導管分子。這種導管分子繼續變短、變粗、末端變得較不傾斜,及至成橫向的端壁。在較原始的導管分子中,穿孔板是梯狀的,有許多橫隔,特化的結果是橫隔數目減少,最後全部消失,成為單穿孔,導管之間壁上的紋孔排列由梯狀進化到對列,再到互列。木纖維的特化是沿著細胞壁的增厚和直徑減小的方向進行的。紋孔由伸長的變為圓的,具緣紋孔退化並逐步消失。紋孔口伸長,后變成縫隙狀,其演化程序是從管胞開始,經纖維管胞再到韌型纖維。
軸向薄壁組織的演化趨勢是:①從星散的離管薄壁組織,經過各種中間類型和離管帶狀薄壁組織到傍管薄壁組織,最後到多層細胞形成的環管薄壁組織;②單個的薄壁組織細胞變短而寬。一般認為缺乏軸向薄壁組織是原始的。
原始的射線有兩種類型:一種是由直立細胞組成的單列射線,另一類是多列異型射線,進化的趨勢是多方面的。一種是引起多列射線的增大;另一種是射線的大小和數目的減少。一般說來,異型射線是原始的;同型射線是比較進化的。

4木質部的功能

陸生維管植物所需的水分,主要是由根部從土壤中吸收后,經過根和莖的木質部導管或管胞,運送到葉、花、果實等器官中。在水分的運輸途徑中,水分沿著木質部導管或管胞上升的動力,主要是蒸騰拉力。
植物的蒸騰作用越強,從導管或管胞中拉水的力量也就越大,則失水越多。另外,在導管或管胞中水分之間的內聚力很大,從而形成一條連續的水柱,水柱內的內聚力可使水柱向下降。這樣上拉下拽便使水柱產生張力,水柱張力遠比水分內聚力小,因此,可使導管或管胞中的水柱不斷,這就保證了水分不斷向上運輸。
儘管根壓在植物水分的正常運輸中起的作用並不大,但是多年生木本植物在早春尚未展芽之前,或土溫高,水分充足,大氣相對濕度大以及蒸騰作用小時,根壓對水分的上升就會起較明顯的作用。在各類植物的木質部中,水分運輸的速度差別較大。據統計:在木本被子植物的環孔材中,儘管孔徑較大,水流速每小時可達20~40米;散孔材中,導管孔徑一般較小,每小時只有1~6米。在裸子植物的管胞中,水的流速更慢,每小時還不到0.6米。
草本植物中水流速度與環孔材樹木相近似。此外,在同一枝條上,被太陽照射部分的水流速度大於不直接照射的部分;同一植株中,晚上水流速度小於白天。水分在植物體內的運輸,主要是由下而上,除此之外,還有橫向的運輸,即通過射線和管間紋孔;以及向下運輸等途徑,但這些運輸的速度都比向上運輸慢得多。
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